Η αστάθεια του σύμπαντος και το μποζόνιο Higgs

Posted on 22/02/2013

0


higgs-cern-nologo“Είναι το μποζόνιο Higgs ένας προάγγελος της αποκάλυψης; Ναι, σύμφωνα με μια θεωρία που διατυπώθηκε πριν από τριάντα και πλέον χρόνια και βρίσκεται πίσω από ειδήσεις αυτής της εβδομάδας πχ ΕΔΩ bbc.co.uk.

Η τιμή της μάζας του σωματιδίου Higgs που ανακοινώθηκε πέρυσι το καλοκαίρι βρίσκεται σε συμφωνία με μια θεωρία που υποστηρίζει ότι το σύμπαν μας βρίσκεται στα όρια της σταθερότητάς του – όπως ένα μολύβι ισορροπεί κατακόρυφα στην λεπτή μύτη του. «Μπορεί ο κόσμος στον οποίο ζούμε να είναι εγγενώς ασταθής. Ίσως σε κάποια στιγμή μετά από δισεκατομμύρια χρόνια από τώρα, να εξαφανιστούν τα πάντα» δήλωσε ο Joseph Lykken, από το Fermi National Accelerator Laboratory στο ετήσιο συνέδριο του Αμερικάνικου Συνδέσμου για την Προώθηση των Επιστημών.

Το σενάριο αυτό βρίσκεται στα χέρια των φυσικών εδώ και χρόνια – από το 1982 – όταν οι θεωρητικοί Michael Turner και Frank Wilczek δημοσίευσαν την εργασία τους στο Nature με τίτλο: «Is our vacuum metastable?«.
Οι ερευνητές δείχνουν ότι το κενό μπορεί να βρίσκεται σε διαφορετικές ενεργειακές καταστάσεις, και η πιο σταθερή από αυτές αντιστοιχεί στην χαμηλότερη ενέργεια. Το πρόβλημα προκύπτει αν δεν βρισκόμαστε σ’ αυτήν, και ζούμε σε μια προσωρινά σταθερή κατάσταση η οποία τελικά πρόκειται να καταρρεύσει. Σύμφωνα με τον Lykken: «το σύμπαν τείνει να βρεθεί σε μια διαφορετική κατάσταση και μια μικρή φυσαλίδα κενού μπορεί να εξελιχθεί σε ένα εναλλακτικό σύμπαν που θα εξαπλωθεί καταστρέφοντας τα πάντα».

Το φαινόμενο σήραγγας μεταξύ κενών είναι μια ιδέα παρόμοια με το υπέρθερμο νερό και τον σχηματισμό φυσαλίδων σ’ αυτό (διαβάστε λεπτομέρειες για τέτοιου είδους πρώτης τάξης μεταβάσεις μεταξύ δυο φάσεων ΕΔΩ: diracseashore.wordpress.com via motls.blogspot.com)
Tο υπέρθερμο νερό, στο βίντεο που ακολουθεί, εκρήγνυται όταν σ’ αυτό προστίθενται προσμίξεις, όπως ζάχαρη – ελπίζουμε να μην υπάρχει κοσμική ζάχαρη)

Είναι γνωστό πως το πεδίο Higgs ευθύνεται για την μάζα θεμελιωδών σωματιδίων. Το πεδίο Higgs διαποτίζει ομοιόμορφα το κενό και η μάζα του μποζονίου του είναι άμεσα συνυφασμένη με την σταθερότητα του κενού. Η θεωρία προέβλεπε πως αν το μποζόνιο Higgs είχε μάζα μεγαλύτερη από 129 GeV, τότε το σύμπαν είναι «ασφαλές». Όμως τον Ιούνιο του 2012 οι ερευνητές του CERN ανακοίνωσαν την ανακάλυψη ενός σωματιδίου που μοιάζει πολύ με το Higgs, με μάζα 126 GeV – αρκετά ελαφρύ ώστε να αυξηθεί ο φόβος της αστάθειας του σύμπαντος. (Στο συνέδριο Moriond , στις αρχές Μαρτίου, αναμένεται να ανακοινωθεί ακριβέστερη τιμή για τη μάζα του μποζονίου Higgs).

Όμως υπάρχει ελπίδα για το γνωστό μας σύμπαν. Κάποιοι θεωρητικοί φυσικοί επισημαίνουν ότι η σχέση μεταξύ της μάζας του Higgs και του κενού χώρου εξαρτάται από τη μάζα του top κουάρκ. Αν η μάζα του top κουάρκ είναι διαφορετική τότε η σταθερότητα του σύμπαντος ζει και βασιλεύει. Σύμφωνα με άλλους ερευνητές η θεωρία της υπερσυμμετρίας, σύμφωνα με την οποία κάθε γνωστό σωματίδιο αντιστοιχεί σε ένα βαρύτερο υπερσυμμετρικό – και αν ισχύει κάτι τέτοιο και για το Higgs – τότε αυτό θα μπορούσε να μας «σώσει από την καταστροφή».

Οι ανησυχίες θα παραμείνουν ανεπιβεβαίωτες προς το παρόν. Ο LHC κλείνει για αναβάθμιση και θα λειτουργήσει  μετά από δύο χρόνια, με καλύτερη απόδοση και σε υψηλότερες ενέργειες, που πιθανόν να αποκαλύψουν τα υπερσυμμετρικά σωματίδια, τους υπερ-συντρόφους.
newscientist.com